《超越学科的认知基础》2015秋孙梦楠学习报告第十三周

关键词：

霍金辐射 拜占庭将军 区块链 比特币

Course 1: 量子力学与区块链

本周的课程由韩老师接着为我们带来的是由量子力学引申到区块链中信息问题的课程。

非定域性

首先韩老师接着之前的课程讲述的经典物理学实验，杨氏双峰干涉。

由此引出了韩老师一直强调的，量子力学中，信息的非定域性。

就像老师提到的经典的管中窥豹的问题一样，我们目前阶段之所以无法真正的了解量子力学，了解物理，了解物质世界的本质，根本的原因也许就是：我们所得的信息是不完整的！

量子力学确实古怪，但是它之所以出现不确定、非因果性、非决定论，只是人类目前的科技水平对自然环境中的众多隐变量频繁相互作用的无能为力，如气象学中出现的众多混沌、非线性现象。

对于宏观的地球生态系统而言，流体（空气、水）中的分子就是“隐变量”，因此目前人们还无法控制气候，但随着人类的科学认知水平的提高，控制气候终将实现。对于微观的“原子、粒子”而言，比它们小得多的引力子、反引力子就成为“隐变量”。

不过，虽然我们得到的信息可能是不完整的，在可以感知到的物质世界内，信息应该是守恒。

霍金辐射

在提到信息守恒问题的时候，老师引用了霍金所提出的霍金辐射

霍金辐射：在"真空'的宇宙中，根据海森堡不确定性原理，会在瞬间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。斯蒂芬·威廉·霍金推想，如果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去，而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个猜想后来被证实，这种辐射被命名为霍金辐射。由于它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失；它也向外带去信息，所以不违反信息定律。

就如同韩老师在课上所说的，看不见的并不代表不存在。

粒子虽然湮灭在了黑洞之中，但是它在湮灭过程中释放了能量，这一过充其实就像霍金辐射讲的一样，是向外界传递了能量，并不违反信息守恒。

Course 2: 区块链与信息的真实性

拜占庭将军问题

在讲到了信息守恒的问题之后，韩老师又提到了拜占庭将军问题

拜占庭将军问题：是一个协议问题，拜占庭帝国军队的将军们必须全体一致的决定是否攻击某一支敌军。问题是这些将军在地理上是分隔开来的，并且将军中存在叛徒。叛徒可以任意行动以达到以下目标：欺骗某些将军采取进攻行动；促成一个不是所有将军都同意的决定，如当将军们不希望进攻时促成进攻行动；或者迷惑某些将军，使他们无法做出决定。如果叛徒达到了这些目的之一，则任何攻击行动的结果都是注定要失败的，只有完全达成一致的努力才能获得胜利。

信息的真实性一直是一个值得深思的问题，马云说过：公开的数据是真的吗？

显示的意义来讲：拜占庭假设是对现实世界的模型化，由于硬件错误、网络拥塞或断开以及遭到恶意攻击，计算机和网络可能出现不可预料的行为。拜占庭容错协议必须处理这些失效，并且这些协议还要满足所要解决的问题要求的规范。这些算法通常以其弹性t作为特征，t表示算法可以应付的错误进程数。（摘选自：百度百科[1]）

区块链

那么区块链这一概念能否解决信息的真实性问题呢？

比特币通过对这个系统做出一个简单的（事后看是简单的）修改解决了这个问题，它为发送信息加入了成本，这降低了信息传递的速率，并加入了一个随机元素以保证在一个时间只有一个城邦可以进行广播。它加入的成本是“工作量证明”，并且它是基于计算一个随机哈希算法的。哈希是一种算法，它唯一做的事情就是获得一些输入然后进行计算，并得到遗传64位的随机数字和字母的字符串，就像这个：

d70298566aa2f1a66d892dc31fedce6147b5bf509e28d29627078d9a01a8f86b

在比特币的世界中，输入数据包括了到当前时间点的整个总账（区块链）。并且尽管单个哈希值用现在的计算机可以几乎即时的计算出来，但只有一个前13个字符是0的哈希值结果可以被比特币系统接受成为“工作量证明”。这样一个13个0的哈希值是极其不可能与罕见的，并且在当前需要花费整个比特币网络大约10分钟的时间来找到一个。在一台网络中的机器随机的找到一个有效哈希值之前，上十亿个的无效值会被计算出来，这就是减慢信息传递速率并使得整个系统可用的“工作量证明”。

在比特币的世界里面，矿工们所遵循的是时间这一约束性条件，是一种去中心化的、无需信任积累的信用建立范式。

在没有了中心化的约束下，所有的矿工们之间是进行相互约束和监督。所以可以在一定程度上保持信息的真实性。

参考资料

1.比特币与拜占庭将军问题[2]

2.蒋青权《量子隧穿、反常与黑洞霍金辐射》

3.Resource from website